Теоретичний матеріал до теми 13

Збірні балкові й безбалкові каркаси

Основним типом каркасів багатоповерхових будинків є каркаси з балковими перекриттями або, як їх коротко називають, балкові каркаси, рідше – каркаси з безбалковими перекриттями.

Балкові перекриття складаються з двох елементів – плити та ригеля; при зміні величини прольотів змінюється тільки один елемент – ригель; при цьому тип плити зазвичай не змінюється. Ця обставина, а також те. що при балкових каркасах простіше сполучаються елементи і досягається велика просторова жорсткість будівлі, забезпечило балочним каркасам переважне застосування в багатоповерхових виробничих будівлях. Розроблені каталоги збірних залізобетонних конструкцій виробничих будівель з сітками колон 6 × 6 м при нормативних навантаженнях на перекриття до 25 кН/м² і 9 × 6 м при навантаженнях на перекриття до   15 кН/м².   Каркаси   цих   будівель (рис. 7.1) складаються з ряду поперечних багатоярусних рам з жорсткими вузлами в місцях сполучення ригелів з колонами (рис. 7.2 а, б).

У поздовжньому напрямку жорсткість і стійкість рам забезпечується сталевими зв'язками, які встановлюють у середині кожного температурного відсіку по кожному поздовжньому ряду колон. У тих випадках, коли цієї жорсткості виявляється недостатньо, встановлюються додаткові поздовжні ригелі (рис. 7.2 в), збірні або монолітні.

Збірні встановлюють на сталевих столиках, приварюванням до закладних деталей колон у рівні залізобетонних консолей. Монолітні ригелі влаштовують в місцях міжколонних плит. Кожній з уніфікованих габаритних схем виробничих будівель відповідає строго певний набір основних конструктивних елементів каркаса – колон, ригелів та ін. (рис. 7.3). Колони уніфікованого каркаса підрозділяють на крайні і середні, на колони нижніх, верхніх і проміжних поверхів, вони мають консолі для спирання ригелів; при цьому винос консолей у всіх колон однаковий.

Для спрощення монтажу колони виготовляють двох-і триповерховими, а також – для верхніх поверхів – одноповерховими.

Рис. 7.1. Балковий каркас багатоповерхової виробничої будівлі: а – ригелі з поличками; б – ригелі без поличок (обпирання плити зверху); 1 – фундамент; 2 – крайня колона; 3 – середня колона; 4 – стик колони; 5 – ригель з поличками для обпирання плит; 6 – ригель без поличок

Монтажний стик влаштовується на 1 м вище верху ригеля. Перерізи у всіх колон єдині – 0,4 × 0,4 м, для нижніх поверхів – 0,4 × 0,6 м. Довжина колон відповідає висоті поверхів, прийнятої в габаритних схемах. Ригелі перекриттів мають два типи поперечних перерізів: з поличками і без них. Вони встановлюються на консолі колон, з’єднуються з колонами зварюванням арматури і закладних деталей та замонолічуванням. Висота всіх ригелів однакова і дорівнює 0,8 м (для прольотів 9 м, ригель виконаний з попередньо напруженою арматурою). Довжина ригелів визначається прольотом (6 і 9 м), їх розташуванням у конструктивній схемі кожної з поперечних рам будівлі (крайнє, середнє, поверховість) і розмірами колон, до яких вони примикають.

Рис. 7.2. Крайній і середній вузли поперечних рам: а – при обпиранні плит типу 1 на полички; б – обпиранні плит типу 2 на ригелі зверху: в – обпирання повздовжнього ригеля; 1 –крайня плита розпірка типу1; 2 – крайня колона; 3 – середня колона; 4 – рядова плита типу 1; 5 – ригель з поличками; 6 – прямокутний ригель; 7 – середня плита розпірка типу 2; 8 – рядова плита типу 2; 9 – повздовжній ригель; 10 – консоль колони; 11 – столик для обпирання плити; 12 – коротиші

 

Ширина всіх ригелів єдина – 0,3 м. Плити перекриттів ребристі, двох типів: типу 1 – плити, що укладають на полички ригелів; типу 2 – плити, що укладають на верхні площини ригелів (рис. 7.4). Другий варіант обпирання плит менш вигідний, тому що пов’язаний із збільшенням загальної висоти перекриттів на 0,4 м. Цей варіант застосовують при великих зосереджених навантаженнях від габаритного провисаючого обладнання.

Плити типу I мають два номінальних розміри по ширині – 1500 і 750 мм і два номінальних розміру по довжині – 5550 та 5050 мм. Укорочені плити укладають по всій ширині будівлі в двох місцях – в його торцях і в місцях температурних швів (рис. 16.20 д). Можливий варіант застосування плит тільки однієї довжини. У цьому разі прив’язки у торців інші (рис. 7.4 г).

Схеми розташування збірних елементів каркаса
ригелів		колон	повздовжніх в’язів
а
б

Рис. 7.3. Приклади монтажних схем уніфікованих каркасів з маркуванням збірних виробів: а – з опорними кранами; б – з підвісними кранами

Плити номінальної ширини 750 мм призначені тільки для укладання у поздовжніх стін будівлі. Ці плити, а також плити шириною 1500 м, симетрично укладаються щодо осей середніх колон, грають роль розпірок між колонами. Плити перекриттів типу 2 відрізняються від типу 1 тільки розташуванням і розмірами торцевих ребер ( рис. 7.4 б, е). Відступи ребер від країв плити дозволяють робити вирізи в полицях в місцях примикання до колон; знижена висота ребра дозволяє утворити суцільну щілину над ригелем висотою 250 мм для пропуску трубопроводів та інших комунікацій. Плити типу 2 мають тільки один номінальний розмір по довжині – 5350 мм.

Рис. 7.4. Рішення торців і температурних швів при укладанні плит типу 1 і 2: а – схема плану перекриття з плитами типу 1 номінальної довжини 5,55 м; б – те ж, з використанням укорочених плит у торців; в – те ж, з плитами типу 2; г, – повздовжній розріз для плит типу 1 номінальної довжини; д – те ж, для укорочених плит у торців; е – те ж, з плитами типу 2; ж, і – поперечні розрізи для плит типу 1 і 2; 1 – ригель з поличкою; 2 – ригель без полички; 3 – плита типу 1, довжиною 5,55 м; 4 – те ж, довжиною 5,05 м; 5 – плита типу 2, довжиною 5,95 м; 6 – добірні елементи

Передбачається, що у поздовжніх стін укладають добірні плити шириною 750 мм типу 1 на сталеві столики, що приварюються до закладних деталей колон. Плити перекриттів кріплять до ригелів і між собою зварюванням закладних сталевих деталей і заливають бетоном, завдяки чому жорсткість перекриття достатня для того, щоб її враховувати при дії горизонтальних зусиль. Сходова клітина виконується також з уніфікованих залізобетонних виробів панелей. Вони вбудовуються в каркас у розбивочних осях 6 × 6 м, не порушуючи його просторової стійкості. Підкранові балки, балки і ферми покриттів приймаються ті ж, що і для одноповерхових будівель. Покриття виконують у двох варіантах: для будинків без збільшеного верхнього поверху – з ригелів і плит, прийнятих для перекриттів (ухил покрівлі створюється за рахунок утеплювача); для будівель із збільшеним верхнім поверхом – з балок (ферм) і плит настилу покриттів прийнятого для одноповерхових будівель.

По кінцях ригелів, у верхній частині, залишають виїмки для випусків верхньої опорної арматури ригелів, з'єднуваних з випусками колон. Для підйому ригелів в них передбачені наскрізні отвори; в прямокутних ригелях отвори використовують також і для підвішування комунікацій. Ригелі прольотом 6 м виготовляють без попереднього напруження, прольотом 9 м (ригелі таврового перерізу) – з попереднім напруженням. Залізобетонні ребристі плити довжиною 6 м виготовляють основні рядові і плити-розпірки внутрішні шириною 1,5 м, розташовані між внутрішніми рядами колон, і добірні – плити-розпірки зовнішні шириною 0,75 м, розташовані між зовнішніми рядами колон. Плити шириною 1,5 м для перекриттів по ригелям таврового перерізу виготовляють з попереднім напруженням, решта – без попереднього напруження.

Збірні безбалкові залізобетонні каркаси застосовують на виробництвах, де необхідно робити хороше провітрювання приміщень і стелю з гладкою поверхнею. Ці каркаси мають сітку колон 6 × 6 м і являють собою багатоярусну й багатопролітну раму з жорсткими вузлами й навантаженнями на перекриття до 30 Н/м².

У безбалковій схемі (рис. 7.5) збільшується корисна висота поверху та укрупнюються монтажні елементи. Каркас і перекриття такої будівлі збирають із колон, капітелей, міжколонних і пролітних панелей. Конструкція їх і вирішення вузлів можуть бути різними.

Колони перерізом 400 × 400 і 500 × 500 мм заввишки в один поверх установлюють за сіткою 6 × 6 м. У верхній частині колони передбачено поширення (оголовок) для спирання капітелі. Капітель має вигляд перекинутої зрізаної піраміди з наскрізною порожниною для спряження з кінцями колон. Капітель одягають на оголовок поставленої та вивіреної колони й закріплюють зварюванням стальних закладних деталей. На капітелі в двох взаємно перпендикулярних напрямках укладають багатопорожнинні міжколонні панелі й приварюють кінці їх до закладних деталей капітелей. Після установки колони вищого поверху стик заливають бетоном, після чого в зону між кінцями міжколонних панелей укладають сталеву арматуру й приварюють її до закладних деталей цих панелей. Після бетонування зона панелі працює як нерозрізна конструкція.

Ділянки перекриття, обмежені міжколонними панелями, заповнюють пролітними панелями квадратної форми завтовшки 160 мм і спирають їх по контуру на чверті, передбачені в бокових гранях міжколонних панелей.

Рис. 7.5. Збірні безбалкові перекриття: а – розріз; б – загальний вигляд; в – план; 1 – оголовок колони; 2 – капітель; 3 – панель міжколонна; 4 – панель пролітна; 5 – монолітний бетон; 6 – монолітний залізобетон; 7 – поличка для спирання пролітної плити; 8 – колона

Конструкції деформаційних швів

Для попередження появи тріщин в конструкціях будівель від дії температурних і осадових деформацій, виконують розчленування будинку поздовжніми й поперечними швами на окремі відсіки.

За призначенням шви бувають: температурні, осадові, деформаційні.

Температурні шви влаштовують у місцях примикання температурних блоків будівель один до одного. Ці шви розділяють усі надземні конструкції (починаючи від обрізу фундаменту) і запобігають появі тріщин від коливання температури зовнішнього та внутрішнього повітря.

Осадові шви влаштовують у місцях примикання будівель різної висоти при добудові до існуючої будівлі. Такі шви починаються з підошви фундаменту й розділяють всі конструктивні елементи. Цим вони запобігають появі тріщин від нерівномірного осідання будівлі.

Деформаційні шви – це осадові шви, які суміщають функції температурних.

При проектуванні деформаційних швів у багатоповерхових будівлях приймається до уваги конструктивна система несучого каркасу. У разі поперечних несучих стін шов влаштовують на сполучених парних стінах (рис. 7.6 а), при цьому типорозміри плит перекриттів і навісних панелей зберігаються. За поздовжніх несучих стін конструкції розрізаються уздовж однієї з поверхонь поперечної стіни (рис. 7.6 б). У багатоповерхових каркасних будівлях зазвичай застосовують парні колони, відстань між якими заповнюється кутовими елементами навісних панелей (рис. 7.6 в) або спеціально виготовленою вставкою. Також зі вставкою вирішуються осадові шви. На рис.7.6 г - є показані схеми рішень швів в стінах і в суміщених покриттях. Величина шва встановлюється розрахунком, але вона не повинна бути менше 2 см. У шві покриття влаштовують компенсатори з оцинкованої сталі, між якими розташовуються термовкладиші.

Рис. 7.6. Конструктивне рішення деформаційних швів у внутрішніх, зовнішніх стінах і в покритті: а – в багатоповерховому будинку з поперечними несучими стінами; б – те ж, у поперечній стіні при повздовжніх несучих стінах; в – те ж, в каркасних будівлях; г, д, е – в зовнішніх стінах (г – з пазом і гребенем; д – в четверть; е – з компенсаторами); є – в покритті; ж – в місцях перепаду висот суміжних прольотів; 1 – несуча поперечна стіна; 2 – плита перекриття; 3 – термовкладиш, обгорнутий толем; 4 – зовнішня навісна панель; 5 – термовкладиш; 6 – компенсатор із рулонних матеріалів; 7 – поперечна не несуча внутрішня стіна; 8 – розчин; 9 – шар пружного матеріалу; 10 – зовнішня стіна; 11 – кутовий елемент фасадних панелей; 12 – еластична мастика; 13 – захисний шар; 14 – герніт; 15 – колона; 16 – бортовий елемент; 17 – покрівля; 18 – компенсатор із покрівельної сталі; 19 – плита покриття; 20 – шов; 21 – стінова панель; 22 – цегляна стіна; 23 – фартух з оцинкованої сталі

Деформаційні шви в місцях перепаду висот показані на рис. 7.6 ж. У пониженій частині покриття викладають цегляну стінку. Шов зверху закривають компенсатором і фартухом з оцинкованої сталі.